一种印制电路板的制造方法
【专利摘要】一种印制电路板的制造方法，采用一次压合的方法实现多层高密度互连印制线路板的制作；首先制作第一、第二子板，然后将若干第一、第二子板叠合在一起，通过加热、加压，使若干第一、第二子板粘结在一起，形成一个多层、多阶的印制电路板；再在该多层印制电路板上通过机械钻孔、孔金属化、电镀等常规工艺完成印制电路板的制作。本发明有效控制材料在制作过程中的涨缩、变形，从而有效地提高了孔与孔、孔与图形之间的对位精度，将常规方法的孔与孔、孔与图形之间的安全距离从20mil缩小到8mil，有效地提高了印制电路板的布线密度；而且，可在不增加PCB厂家设备投入的情况下，大幅度地提高高密度互连印制电路板的良品率、缩短产品的制作周期。
【专利说明】一种印制电路板的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及印制电路板的制造方法，具体是指一种基于一次压合工艺并通过导电物质塞孔来实现层间互连的印制电路板的制造方法。
【背景技术】
[0002]摩尔定律指出:IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍；遵循这一定律电子产品目前也正朝高速化、多功能化、小型化及轻量化发展，相应IC封装的发展也必须随着电子产品及IC设计的发展走向多脚数化、导线细微化、小型化、薄型化及高散热化发展，作为搭载封装基板所用的母板印制印制线路板(PCB)也必须朝着轻、薄、小、高密度、高性能方向发展。
[0003]目前普遍使用积层法来制作多层高密度互连的印制印制线路板。积层法一般是指在传统印制印制线路板制作方法的基础上，通过顺序压合来实现多层板的制作方法。具体是指以传统方法生产的双面或多层印制印制线路板作为芯板，在其一面或两面外通过压合工艺，顺序增层为多层印制板的过程。这种方法制作的印制印制线路板，一般是通过钻孔、电镀工艺来实现层间的互连。
[0004]随着印制线路板制作技术的发展，积层法有一些明显的缺点。首先，由于需要逐次顺序增层，导致制作周期很长，无法满足客户快速交货的要求；另一方面，在制作中不可避免地存在一些报废的单元，又由于是顺序增层，导致后续所有增层的材料都成为了报废单元，浪费材料，增加了成本；此外，在制作高层、高密度印制线路板时，积层法需要进行多次压合，对材料的耐热性能就提出了更高的要求，制作的材料成本就增加不少，降低了产品的竞争力。除此以外，要实现印制线路板任意层间的互连，在每次增层后需要进行电镀填孔工艺，该工艺除了需要使用成本高昂的特殊设备和电镀添加剂外，还需要特殊的控制，不利于大规模生产。由上述问题可知，采用传统的积层法制作多层、高阶、任意层间互连的印制印制线路板，其工艺、材料、成本、以及制作周期方面都有较大的局限性。
[0005]由于上述印制线路板制作方法的缺陷，在多阶互连印制线路板需求量不断增加的现今，各个知名印制线路板制造企业纷纷开发出了通过一次压合工艺来实现多阶增层的印制线路板制作工艺。其中，最典型的工艺路线是松下公司的ALIVH(Any LayerInterstitial Via Hole)工艺。
[0006]参见图1?图7，ALIVH工艺的制作流程为:首先在绝缘层上进行钻孔，在孔内塞上导电材料成为子板AO ;然后再在子板AO上压合导电的金属层作为子板B0，随后在子板BO上进行图形制作，将导体图形蚀刻出来；最后通过上述子板AO和子板BO按照一定的顺序叠层，采用一次压合的方法形成多阶印制印制线路板。
[0007]该工艺先制作双面子板，然后采用一次压合的方法，有效缩短了产品的制作周期。而且在子板制作过程中发生单元报废时，可以通过更换子板，重新配对，避免单元报废的产生，可节约成本，提闻效率。
[0008]随着印制线路板密度的提高，采用上述方法来制作高密度印制线路板，也存在一些问题:首先、在没有固化成型的绝缘材料上钻孔，孔间距不能太小，否则在钻孔过程中，容易导致孔变形和相对位置发生变化；其次，随着孔间距离的减小，子板AO和子板BO在压合前的对位叠层非常困难，很容易造成子板AO上的孔与子板BO上的图形对位偏离，最后导致印制线路板电连接的失效，形成废品；在制作高密度互连印制线路样板时，该问题尤为突出。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种有效而又可靠的制作多阶高密度的印制印制线路板的方法，能采用现有材料和设备，采用一次压合的方法，可有效缩短制作周期、节约资源，同时有效的解决了传统制作工艺中对位难、可靠性低等缺陷，在制作多阶，尤其是高阶高密度互连印制线路板上有较大优势和应用前景。
[0010]为达到上述目的，本发明的技术方案是:
[0011]一种印制电路板的制造方法，其包括如下步骤:
[0012]I)第一子板制作
[0013]1.1在一金属箔上贴一层带保护膜的绝缘介质材料；
[0014]1.2采用激光钻孔的方法，在带保护膜的绝缘介质材料上加工激光盲孔；
[0015]1.3在绝缘介质材料上的激光盲孔中填充导电材料；然后去除保护膜；
[0016]1.4在填充好导电材料的绝缘介质材料表面再放置一金属箔，通过加热、加压的方法，把绝缘介质材料与其两面的金属箔粘结在一起，导电材料则形成两层金属箔间的导电通道；
[0017]1.5通过图形转移、蚀刻的方法，根据制作流程的需要，在两面或其中一面金属箔上形成需要的导体图形，形成第一子板；
[0018]2)第二子板制作
[0019]2.1在上述第一子板形成的导体图形表面贴一层带保护膜的绝缘介质材料；
[0020]2.2采用激光钻孔的方法，在带保护膜的绝缘介质材料上加工激光盲孔，然后在盲孔内填充导电材料，然后去除保护膜，形成第二子板；
[0021]3)按照印制电路板设计结构，将若干第一、第二子板叠合在一起，通过加热、加压的方法，使若干第一、第二子板粘结在一起，形成一个多层、多阶的印制电路板，其中层间的导电通道由此前填充的导电材料形成；
[0022]4)在该多层印制电路板层压完成后，可以通过如机械钻孔、孔金属化、电镀、图形转移、绿油以及最终表面处理等其他PCB的常规工艺完成印制电路板的最终制作。
[0023]进一步，所述的导电材料为电阻率小于5 (毫欧姆X厘米)的导电膏或导电浆。该导电材料可以是有机导电物，也可以含有单质或合金金属颗粒。金属颗粒包括但是不限于金、银、铜、铁、锡、铟、铋单质，也可以是其中一种或多种与其他金属的合金或与非金属的化合物。
[0024]另外，所述导通孔填充采用常规的普通的丝印方法，或采用真空丝印。
[0025]本发明与前述ALIVH技术相比具有下述优点:
[0026]1.本发明能有效控制材料在制作过程的涨缩问题。
[0027]在第二子板制作过程中，该方法与ALIVH方法相比，是先将没有固化的绝缘介质材料预先贴在一子板上，使没有固化的绝缘介质材料与子板形成一个整体，通过子板的刚性、强度对没有固化的绝缘介质材料起到固定、支撑的作用，减少了没有固化的绝缘介质材料在制作过程中的涨缩和变形。
[0028]2.本发明有效提高印制电路板层与层间的对位精度，从而提高布线密度。ALIVH方法中的子板AO (即第一子板)是没有固化的绝缘介质材料，刚性、机械强度都比较差，在存储、转运、温度变化以及外力作用下很容易发生变形等问题，为了保证印制电路板层间连接的有效性，在印制电路板设计的时候，就必须扩大层间导体图形的安全距离，从而降低印制电路板的布线密度；
[0029]与ALIVH方法相比，本发明制作过程中形成的第一、第二子板都有已经固化成型的刚性结构部分，其刚性和尺寸稳定性要比ALIVH方法中的第一、第二子板要高很多，在达到印制电路板层间连接的有效性的前提下，可以缩小导体图形的安全距离，从而提高了印制电路板的布线密度。
[0030]本发明可以使激光盲孔与激光盲孔之间的距离缩小到8mil，明显提高印制线路板的布线密度。普通的ALIVH孔与孔之间的距离一般为20mil。
[0031]ALIVH方法是先在没有固化成型的绝缘介质材料上钻孔，然后再通过销钉或者是其他类似方法来与其他子板进行重合对位，该方法一般的对位精度只能在0.15mm，甚至只能做到0.2mm的范围。
[0032]本发明先将没有固化的绝缘介质材料压合在其他子板上，然后通过激光钻孔设备上的CCD (光学自动对位系统)来识别子板上的对位基准点，然后再进行钻孔，这样的方法，对位精度可以做到0.015_的范围。
[0033]3.本发明可以在不增加任何设备的前提下，实现高层多阶高密度印制线路板的制作。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1?图7是采用ALIVH方法制作高密度印制线路板的示意图。
[0035]图中，10是介质材料，20是在介质材料上制作的孔，30是在介质材料上制作的孔内填入的导电材料，从而形成子板A0，40是在子板A上放置的导电金属箔。
[0036]图5是经过图形转移制作完成后子板BO。
[0037]图6是将不同的图形的子板AO1、子板A02和子板BO1、B02、B03按照一定的顺序
叠合示意图。
[0038]图7是将不同的图形的子板AO1、子板A02和子板洲1、子板洲2、B03按照一定的顺序叠合后加热、加压后形成印制线路板示意图。
[0039]图8?图18是本发明方法制作高密度印制线路板的示意图。
[0040]图中，I是绝缘介质材料，2是金属箔，
[0041]图8中的3是在绝缘介质材料上制作的孔。
[0042]图9中的4是在绝缘介质材料上制作的孔内填入的导电材料。
[0043]图10中的5是在子板A上放置的金属箔。
[0044]图11是经过图形转移制作完成后子板A。
[0045]图12是在子板A基础上，重新压合介质材料和钻孔。[0046]图13是在子板A基础上，重新压合介质材料和钻孔后，孔内填入导电材料后形成的子板B。
[0047]图14是将不同的图形的子板A和子板B1、子板B2按照一定的顺序叠合示意图。
[0048]图15是将不同的图形的子板A和子板B1、子板B2按照一定的顺序叠合后加热、力口压后形成印制线路板示意图。
[0049]图16?图18是采用本发明方法制作高密度印制线路板的示意图。
[0050]图19?图28是本发明方法的另一实施例的示意图。
[0051]图29?图31是本发明方法制作的另一高密度互连的印制线路板示意图。
【具体实施方式】
[0052]以下结合附图对本发明的制作方法进一步地说明。
[0053]实施例1
[0054]参见图8?图18，本发明印制电路板的制造方法，其步骤是:
[0055]第I步，如图8所示，在金属箔(铜箔)2上压合一个带保护膜的绝缘介质材料I。
[0056]第2步，如图9所示，在上述带保护膜的绝缘介质材料I上形成导通孔3，该孔一般采用激光加工，可以使二氧化碳激光，也可以是UV激光。
[0057]第3步，如图10所示，在上述导通孔里填充上导电材料4，然后去除保护膜；导电材料一般是含有金属颗粒的膏或浆，金属颗粒包括但是不限于铜、银、铁等；孔填充的方法可以使常规的普通的丝印方法，也可以采用真空丝印。
[0058]第4步,在填充好导电材料4的绝缘介质材料I表面再放置一金属箔5,如图11所示，然后通过加热、加压的方法，将绝缘介质材料I与两面的金属箔(铜箔)2、5粘合在一起。
[0059]第5步，如图12所示，在压合形成的板的两面金属箔(铜箔)2、5上进行图形转移，形成所需要的导体图形，得到子板A。
[0060]第6步，如图13、图14所示，在上述子板A上重新压合带保护膜的绝缘介质材料6和钻孔，填充导电材料7、去除保护膜形成子板B，同时，可根据印制线路板的设计，分别制作不同图形的子板B2或B3 ；
[0061]第7步，如图15所示，将上述形成的子板A和子板B1、子板B2按照一定的顺序叠
合在一起。
[0062]第8步，如图16所示，采用上述制作方法制作的子板A和子板B1、子板B2按照一定的顺序叠合后，采用加热、加压的方法使它们粘合在一起形成高密度互连的印制线路板100。
[0063]如图17、图18所示，其为采用本发明方法制作获得的高密度互连的印制线路板200。
[0064]实施例2
[0065]参见图19?图28，其为本发明方法的另一实施例。
[0066]第I步，如图19所示，在金属箔(铜箔)2上压合一个带保护膜的绝缘介质材料
1
[0067]第2步，如图20所示，在上述带保护膜的绝缘介质材料I上形成导通孔3，该孔一般采用激光加工，可以使二氧化碳激光，也可以是UV激光。[0068]第3步，如图21所示，在上述导通孔3里填充上导电材料4，然后去除保护膜；导电材料一般是含有金属颗粒的膏或浆，金属颗粒包括但是不限于铜、银、铁等；孔填充的方法可以使常规的普通的丝印方法，也可以采用真空丝印。
[0069]第4步,在填充好导电材料4的绝缘介质材料I表面再放置一金属箔5,如图22所示，然后通过加热、加压的方法，将绝缘介质材料I与两面的金属箔(铜箔)2、5粘合在一起。
[0070]第5步，如图23所示，在压合形成的板上的一面金属箔(铜箔)5上进行图形转移，形成所需要的导体图形，得到子板A。
[0071]第6步，如图24?图26所示，在上述子板A上重新压合带保护膜的绝缘介质材料6和钻孔，填充导电材料7，去除保护膜形成子板B，同时，可根据印制线路板的设计，分别制作不同图形的子板BI或B2。
[0072]第7步，如图27所示，将上述形成的子板A和子板B、子板BI按照一定的顺序叠合
在一起。
[0073]第8步，如图28所示，采用上述制作方法制作的子板A和子板B、子板BI按照一定的顺序叠合后，采用加热、加压的方法使它们粘合在一起形成高密度互连的印制线路板300。
[0074]如图29?图31所示，其为采用本发明方法制作获得的高密度互连的印制线路板400,500ο
[0075]综上所述，本发明采用现有材料和设备，采用一次压合的方法，可有效缩短制作周期、节约资源，同时有效的解决了传统制作工艺中对位难、可靠性低等缺陷。
[0076]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
【权利要求】
1.印制电路板的制造方法，其包括如下步骤: 1)第一子板制作 1.1在一金属箔上贴一层带保护膜的绝缘介质材料； 1.2采用激光钻孔的方法，在带保护膜的绝缘介质材料上加工激光盲孔； 1.3在绝缘介质材料上的激光盲孔中填充导电材料，然后去除保护膜； 1.4在填充好导电材料的绝缘介质材料表面再放置一金属箔，通过加热、加压的方法，把绝缘介质材料与其两面的金属箔粘结在一起，导电材料则形成两层金属箔间的导电通道； 1.5通过图形转移、蚀刻的方法，根据制作流程的需要，在两面或其中一面金属箔上形成需要的导体图形，形成第一子板； 2)第二子板制作 2.1在上述第一子板形成的导体图形表面贴一层带保护膜的绝缘介质材料； 2.2采用激光钻孔的方法，在带保护膜的绝缘介质材料上加工激光盲孔，然后在盲孔内填充导电材料，然后去除保护膜，形成第二子板； 3)按照印制电路板设计结构，将若干第一、第二子板叠合在一起，通过加热、加压的方法，使若干第一、第二子板粘结在一起，形成一个多层、多阶的印制电路板，其中层间的导电通道由此前填充的导电材料形成； 4)在该多层印制电路板层压完成后，可以通过如机械钻孔、孔金属化、电镀、图形转移、绿油以及最终表面处理等其他PCB的常规工艺完成印制电路板的最终制作。
2.如权利要求1所述的印制电路板的制造方法，其特征是，所述的导电材料为电阻率小于5 (毫欧姆X厘米)的导电膏或导电浆。
3.如权利要求1所述的印制电路板的制造方法，其特征是，所述的导通孔填充采用常规的普通丝印方法，或采用真空丝印。
4.如权利要求1所述的印制电路板的制造方法，其特征是，第二子板是采用先将绝缘介质材料贴在一子板上，然后采用激光钻孔工艺完成孔的制作和导电材料的填充。
5.如权利要求1所述的印制电路板的制造方法，其特征是，在子板完成后，通过一次层压的方法，将各子板粘合在一起，形成一个多层、多阶的印制电路板。
【文档编号】H05K3/46GK103717013SQ201210377923
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年9月29日
【发明者】罗永红, 任潇璐, 吴金华, 陈培峰, 付海涛, 罗辉, 黄伟 申请人:上海美维科技有限公司, 上海美维电子有限公司